一種改進的參考電流源電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種改進的參考電流源電路，參考電流源電路包括由MOS管組成的鏡像電流源，通過第三PMOS管MP3、第三NMOS管MN3引入一條負反饋環(huán)路。本發(fā)明為了解決自偏置結構的參考電流源電路、峰值結構的電流源電路中由于電路的二階效應，特別是MOS溝道長度調制效應引起的電流失配導致參考電流源精度比較低，提出了改進的抑制溝道長度調制效應的電路結構，通過引入一條負反饋環(huán)路，消除了參考電流源的MOS溝道長度調制效應，以實現(xiàn)高精度的參考電流源。
【專利說明】
一種改進的參考電流源電路
技術領域
[0001] 本發(fā)明屬于集成電路領域，尤其是一種改進的參考電流源電路。
【背景技術】
[0002] 在集成電路的設計中，參考電流源是決定電路性能與可靠性工作的關鍵因素之 一。參考電流源通常通過電流鏡鏡像為其他電路提供所需的電流偏置，因此參考電流源的 精度決定了其他偏置電路電流的精度，乃至整個電路系統(tǒng)的性能。
[0003] 圖1是自偏置結構的與電源電壓、溫度無關的參考電流源電路。由MP1、MP2、麗1、 MN2組成的自偏置電路結構，將三極管Q1、Q2和電阻R1、R2引入約束關系，從而得到一個與電 源電壓、溫度無關的參考電流源。其中MP1與MP2、麗1與麗2各自為一組電流鏡。
[0005] 其中y為電子迀移率參數(shù);(^為單位面積的柵氧化層電容;VTH為NM0S管閾值電壓， 入為溝道長度調制系數(shù)。
[0006] 式（1)為考慮溝道長度調制效應的M0S管"平方律"公式，對于MP1與MP2，VDS,MP2 = Vgs,mp2>Vds,mpi，對于MN1與MN2，Vds,mni = Vgs,mni>Vds,mn2 ;由于鏡像管和被鏡像管的源漏電壓Vds 不同，導致電流不能夠精確地鏡像，從而影響參考電流源的精度。
[0007] 圖2是峰值結構的與電源電壓無關的參考電流源電路。同樣由于MP1與MP2的源漏 電壓VDS不同，導致電流不能夠精確地鏡像，從而影響參考電流源的精度。

【發(fā)明內容】

[0008] 本發(fā)明要解決的技術問題是現(xiàn)有自偏置結構參考電流源電路、峰值結構參考電流 源電路，由于M0S溝道長度調制效應導致電流不能夠精確地鏡像，從而影響參考電流源的精 度的問題，提供一種改進的參考電流源電路，通過在原有電路結構的基礎上，引入一條負反 饋環(huán)路，消除了參考電流源的M0S溝道長度調制效應，以實現(xiàn)高精度的參考電流源。
[0009] 為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了如下的技術方案：
[0010] 本發(fā)明一種改進的參考電流源電路，參考電流源電路包括由M 0 S管組成的鏡像電 流源，通過第三PM0S管MP3、第三NM0S管MN3引入一條負反饋環(huán)路。
[0011] 進一步地，參考電流源電路中由第一PM0S管MP 1與第二PM0S管MP2、第一NM0S管麗1 與第二NM0S管MN2兩組鏡像電流源、與兩組鏡像電流源連接的第三PM0S管MP3、第三匪0S管 MN3構成的負反饋環(huán)路組成自偏置結構。
[0012] 進一步地，自偏置結構的參考電流源電路包括第一 PM0S管MP1、第二PM0S管MP2、第 三PM0S管MP3、第一 NM0S管MN1、第二匪0S管MN2、第三NM0S管MN3、第一 NPN三極管Q1、第二NPN 三極管Q2、第三NPN三極管Q3、第一電阻R1和第二電阻R2，第一PM0S管MP 1、第二PM0S管MP2、 第三PM0S管MP3的源極與電源端VDD連接;第一 PM0S管MP1的柵極與第二PM0S管MP2的柵極和 漏極、第二匪0S管MN2的漏極連接；第一PM0S管MP1的漏極與第三PM0S管MP3的柵極、第一 NMOS管MN1的漏極連接;第三PMOS管MP3的漏極與第三NMOS管MN3的漏極和柵極、第一 NMOS管 麗1的柵極、第二匪0S管麗2的柵極連接;第三匪0S管麗3的源極與第三NPN三極管Q3的集電 極和基極連接;第一 NMOS管MN1的源極與第二NPN三極管Q2的集電極、第二電阻R2-端連接； 第二匪0S管麗2與第一 NPN三極管Q1的集電極和基極、第二NPN三極管Q2的基極連接;第二 NPN三極管Q2的發(fā)射極與第一電阻R1的一端連接;第一 NPN三極管Q1的發(fā)射極、第三NPN三極 管Q3的發(fā)射極、第一電阻R1的另一端、第二電阻R2的另一端與地連接。
[0013] 進一步地，參考電流源電路中由第一PM0S管MP1與第二PM0S管MP2-組鏡像電流 源、與一組鏡像電流源連接的第三PM0S管MP3、第三NMOS管MN3構成的負反饋環(huán)路組成峰值 結構。
[0014] 進一步地，峰值結構的參考電流源電路包括第一 PM0S管MP1、第二PM0S管MP2、第三 PM0S管MP3、第一 NM0S管MN1、第二NM0S管MN2、第三NM0S管MN3、第一電阻R1和第二電阻R2，第 一 PM0S管MP1、第二PM0S管MP2、第三PM0S管MP3的源極與電源端VDD連接；第一 PM0S管MP1的 柵極與第二PM0S管MP2的柵極、第三PM0S管MP3的柵極和漏極、第三NM0S管麗3的漏極、第二 電阻R2的一端連接;第一 PM0S管MP1的漏極與第二NM0S管MN2的漏極、第一電阻R1的一端連 接;第一電阻R1的另一端與第一匪0S管MN1的柵極和漏極連接;第二PM0S管MP2的漏極與第 二匪0S管麗2的漏極、第三匪0S管MN3的柵極連接；第一匪0S管MN1、第二匪0S管MN2、第三 NM0S管MN3、第二電阻R2的另一端與地連接。
[0015] 本發(fā)明的有益效果:為了解決自偏置結構的參考電流源電路、峰值結構的參考電 流源電路中由于電路的二階效應，特別是M0S溝道長度調制效應引起的電流失配導致參考 電流源精度比較低，提出了改進的抑制溝道長度調制效應的電路結構，通過引入一條負反 饋環(huán)路，消除了參考電流源的M0S溝道長度調制效應，以實現(xiàn)高精度的參考電流源。
【附圖說明】
[0016] 下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
[0017] 圖1是現(xiàn)有自偏置結構的與電源電壓、溫度無關的參考電流源電路原理圖；
[0018] 圖2是現(xiàn)有峰值結構的與電源電壓無關的參考電流源電路原理圖；
[0019] 圖3是改進的自偏置結構的參考電流源電路原理圖；
[0020] 圖4是改進的峰值結構的參考電流源電路原理圖。
【具體實施方式】
[0021 ]本發(fā)明一種改進的參考電流源電路，包括由M0S管組成的鏡像電流源，通過第三 PM0S管MP3、第三NM0S管MN3引入一條負反饋環(huán)路。
[0022]實施例一:改進的自偏置結構的參考電流源電路。
[0023] 如圖3所示，第一 PM0S管MP1、第二PM0S管MP2、第三PM0S管MP3的源極與電源端VDD 連接;第一 PM0S管MP1的柵極與第二PM0S管MP2的柵極和漏極、第二NM0S管麗2的漏極連接； 第一 PM0S管MP1的漏極與第三PM0S管MP3的柵極、第一匪0S管MN1的漏極連接；第三PM0S管 MP3的漏極與第三匪0S管麗3的漏極和柵極、第一 NM0S管麗1的柵極、第二匪0S管麗2的柵極 連接;第三NM0S管MN3的源極與第三NPN三極管Q3的集電極和基極連接;第一 NM0S管MN1的源 極與第二NPN三極管Q2的集電極、第二電阻R2-端連接;第二NM0S管MN2與第一 NPN三極管Q1 的集電極和基極、第二NPN三極管Q2的基極連接;第二NPN三極管Q2的發(fā)射極與第一電阻R1 的一端連接;第一 NPN三極管Q1的發(fā)射極、第三NPN三極管Q3的發(fā)射極、第一電阻R1、第二電 阻R2與地連接。
[0024]實施例二:改進的峰值結構的參考電流源電路。
[0025] 如圖4所示，第一 PM0S管MP1、第二PM0S管MP2、第三PM0S管MP3的源極與電源端VDD 連接;第一 PM0S管MP1的柵極與第二PM0S管MP2的柵極、第三PM0S的柵極和漏極、第三NM0S管 的漏極、第二電阻R2的一端連接;第一 PM0S管MP1的漏極與第二NM0S管MN2的漏極、第一電阻 R1的一端連接;第一電阻R1的另一端與第一匪0S管MN1的柵極和漏極連接;第二PM0S管MP2 的漏極與第二NM0S管MN2的漏極、第三NM0S管MN3的柵極連接;第一 NM0S管MN1、第二NM0S管 MN2、第三NM0S管MN3、第二電阻R2的另一端與地連接。
[0026] 方案一和方案二的電路通過第三PM0S管MP3、第三NM0S管MN3引入一條負反饋環(huán) 路，強制將PM0S管MP1的源漏壓Vds,mP1降箝位為VGS，等于MP2的源漏壓Vgs,mp 2。根據式（1)，抑制 了第一 PM0S管MP1、第二PM0S管MP2的漏電流失配，提高了參考電流源的精度。
[0027]在本發(fā)明中，"連接"、"相連"、"連"、"接"等表示電性相連的詞語，如無特別說明， 則表示直接或間接的電性連接。上述的所有電阻的第一端和第二端均是按照電流的流經方 向定義的，電流首先經過的電阻的一端為第一端，另一端就為第二端。
[0028]以上述依據本發(fā)明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內容，本技術領域的普 通技術人員完全可以在不偏離本項發(fā)明技術思想的范圍內，進行多樣的變更以及修改。本 項發(fā)明的技術性范圍并不局限于說明書上的內容，必須要根據權利要求范圍來確定其技術 性范圍。
【主權項】
1. 一種改進的參考電流源電路，參考電流源電路包括由MOS管組成的鏡像電流源，其特 征在于:通過第三PM0S管MP3、第三NM0S管麗3引入一條負反饋環(huán)路。2. 根據權利要求1所述的改進的參考電流源電路，其特征在于:所述參考電流源電路中 由第一 PM0S管MP1與第二PM0S管MP2、第一匪0S管MN1與第二匪0S管MN2兩組鏡像電流源、與 兩組鏡像電流源連接的第三PM0S管MP3、第三匪0S管MN3構成的負反饋環(huán)路組成自偏置結 構。3. 根據權利要求2所述的改進的參考電流源電路，其特征在于:所述自偏置結構的參考 電流源電路包括第一 PM0S管MP1、第二PM0S管MP2、第三PM0S管MP3、第一匪0S管MN1、第二 匪0S管MN2、第三NM0S管麗3、第一 NPN三極管Q1、第二NPN三極管Q2、第三NPN三極管Q3、第一 電阻R1和第二電阻R2，第一 PM0S管MP1、第二PM0S管MP2、第三PM0S管MP3的源極與電源端VDD 連接;第一 PM0S管MP1的柵極與第二PM0S管MP2的柵極和漏極、第二NM0S管麗2的漏極連接； 第一 PM0S管MP1的漏極與第三PM0S管MP3的柵極、第一匪0S管MN1的漏極連接；第三PM0S管 MP3的漏極與第三匪0S管麗3的漏極和柵極、第一 NM0S管麗1的柵極、第二匪0S管麗2的柵極 連接;第三NM0S管MN3的源極與第三NPN三極管Q3的集電極和基極連接;第一 NM0S管MN1的源 極與第二NPN三極管Q2的集電極、第二電阻R2-端連接;第二NM0S管MN2與第一 NPN三極管Q1 的集電極和基極、第二NPN三極管Q2的基極連接;第二NPN三極管Q2的發(fā)射極與第一電阻R1 的一端連接；第一 NPN三極管Q1的發(fā)射極、第三NPN三極管Q3的發(fā)射極、第一電阻R1的另一 端、第二電阻R2的另一端與地連接。4. 根據權利要求1所述的改進的參考電流源電路，其特征在于:所述參考電流源電路中 由第一 PM0S管MP1與第二PM0S管MP2-組鏡像電流源、與一組鏡像電流源連接的第三PM0S管 MP3、第三NM0S管MN3構成的負反饋環(huán)路組成峰值結構。5. 根據權利要求4所述的改進的參考電流源電路，其特征在于:所述峰值結構的參考電 流源電路包括第一 PM0S管MP1、第二PM0S管MP2、第三PM0S管MP3、第一 NM0S管MN1、第二NM0S 管MN2、第三匪0S管MN3、第一電阻R1和第二電阻R2,第一 PM0S管MP1、第二PM0S管MP2、第三 PM0S管MP3的源極與電源端VDD連接;第一 PM0S管MP1的柵極與第二PM0S管MP2的柵極、第三 PM0S管MP3的柵極和漏極、第三匪0S管MN3的漏極、第二電阻R2的一端連接;第一 PM0S管MP1 的漏極與第二匪0S管MN2的漏極、第一電阻R1的一端連接;第一電阻R1的另一端與第一 NM0S 管麗1的柵極和漏極連接;第二PM0S管MP2的漏極與第二NM0S管麗2的漏極、第三匪0S管麗3 的柵極連接;第一 NM0S管MN1、第二NM0S管MN2、第三NM0S管MN3、第二電阻R2的另一端與地連 接。
【文檔編號】G05F1/56GK106055001SQ201610403300
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月8日
【發(fā)明人】李現(xiàn)坤, 張勇, 潘福躍, 宣志斌, 肖培磊, 王彬
【申請人】中國電子科技集團公司第五十八研究所